JP2012164927A

JP2012164927A - エッチング装置

Info

Publication number: JP2012164927A
Application number: JP2011026096A
Authority: JP
Inventors: Ryohei Gorai; 亮平五来
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2011-02-09
Filing date: 2011-02-09
Publication date: 2012-08-30

Abstract

【課題】処理基板の中心部と周辺部のエッチング速度が異なるローディング効果を抑制することの出来るエッチング装置を提供する。
【解決手段】処理基板１１が載置されるステージ７が配置された陰極側電極３と、該電極に対向する陽極側電極との間に、前記陽極側電極側から前記陰極側電極側に貫通して、開口状態が調整可能な複数の開口部１００を有する障害物９を、処理基板１１の近傍に該基板の全面を覆うように配設することによって、前記基板の面内中心部のプラズマ密度を低減させて前記基板の中心部と外周部のプラズマ密度の偏りを抑制する。
【選択図】図２

Description

本発明は、エッチング装置に関する。

処理基板（例えば、ガラス、樹脂、金属、シリコンなど）に特定の微細パターンを形成したパターン形成体が広範に用いられている。例えば半導体デバイス、光学素子、配線回路、記録デバイス（ハードディスクやＤＶＤなど）、医療検査用チップ（ＤＮＡ分析用途など）、ディスプレイパネル、マイクロ流路などが挙げられる。

このようなパターン形成体を形成する方法として、フォトリソグラフィや電子線リソグラフィによって、レジストパターンを形成し、該レジストパターンをエッチングマスクとして、露出された部分の処理基板をドライエッチングすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ドライエッチングは、真空引きされたチャンバ内にガスを導入し、一定圧力に保持して、チャンバ内に設けられた電極にＲＦ電力を印加することでプラズマを発生させ、生じた活性種であるイオン・ラジカル等の作用により基板の表面をエッチングするものである。

特表平７−５０３８１５号公報

しかしながら、従来のドライエッチング装置では、プラズマ密度は処理基板中心部が高く、外周部が低い特性があり、処理基板中心部と外周部とではエッチング速度に差が生じる（ローディング効果）。このローディング効果により、処理基板中心部と外周部とで微細パターンにおいて線幅にばらつきが生じ、微細パターンの面内均一性が損なわれ、寸法精度が低下するという問題を有する。

最終的に所望するパターン形成体は、ドライエッチング処理により形成されるため、パターン形成体の寸法精度の向上を目指すには、ドライエッチング処理において、基材の処理面側のプラズマ密度の偏りを抑制することが望ましい。

本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、ローディング効果を抑制することの出来るエッチング装置を提供することを目的とする。

本発明は、陽極側電極に対向して設けた陰極側電極上に処理基板を載せて、該処理基板をエッチング処理するエッチング装置において、前記処理基板と前記陽極側電極との間に一つまたは複数の部材から構成され、且つ前記処理基板の少なくとも一部領域を覆うような障害物を設け、前記障害物は前記陽極側電極側から前記陰極側電極側に貫通している複数の開口部を有していることを特徴とする。

また、前記障害物は、前記陽極側電極側もしくは前記陰極側電極側に対向する両側もしくは片側の面が面内の一点を頂点とし周辺部位に向けて傾斜している部材であってもよい。

また、前記障害物は、前記陽極側電極側もしくは前記陰極側電極側に対向する面が面内の一点を頂点とし周辺部位に向けて傾斜しており、前記陽極側電極側もしくは前記陰極側電極側に対向する面の反対の面が平面である部材であってもよい。

また、前記障害物は、前記陽極側電極側に対向する面が面内の一点を頂点とし周辺部位に向けて傾斜しており、前記処理基板側に対向する面が前記陽極側電極側に対向する面に沿って傾斜されている部材であってもよい。

また、前記障害物の開口部は、開口調整可能な部材であってもよい。

また、前記障害物の垂直方向の厚みは、任意に設定可能であってもよい。

また、前記障害物は、メッシュ構造の部材であってもよい。

また、前記障害物は、前記陽極側電極側に対向する面が面内の一点から周辺部位に向けて直線で結ばれた円錐形状であってもよい。

また、前記障害物は、前記陽極側電極側に対向する面が面内の一点から周辺部位に向けて曲線で結ばれたドーム形状であってもよい。

また、前記障害物は個々の円柱状の部材が、同一または異なる半径をそれぞれ有し、一つまたは複数の円柱状の部材を積み重ねて構成されていてもよい。

本発明のエッチング装置は、障害物が、陽極側電極側から陰極側電極側に貫通している複数の開口調整可能な開口部を有し、処理基板の少なくとも一部を覆っていることにより、処理基板面内中心部のプラズマ密度を低減させることが出来る。このため、処理基板において、中心部と外周部のプラズマ密度の偏りを抑制することが出来ることから、ローディング効果を抑制することが出来る。

本発明の一実施の形態に係るエッチング装置の構成を示す概略図である。図１の処理基板近傍の部位を拡大して示す概略図である。図１の障害物の一例を示す概略図である。図１の障害物の他の例を示す概略図である。図１の障害物の他の例を示す概略図である。図１の障害物の他の例を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態に係るエッチング装置について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るエッチング装置の概略構成を示すもので、真空チャンバ１の内部には、陰極側電極３、ステージ７上に配置した処理基板１１、処理基板１１を覆う障害物９、陽極側電極５が順に収容配置される。そして、真空チャンバ１には、エッチングガスを導入するガス導入口１３、該真空チャンバ１内からエッチングガスを排出するガス排気口１５、陰極側電極３に印加するＲＦ電源１７が設置されている。

真空チャンバ１には、ガス導入口１３からエッチングガスを導入すると共に、ＲＦ電源１７でプラズマを発生させ、イオンやラジカルなど反応種を励起活性化し、陰極側電極３の上部に載せられた処理基板１１をエッチングする。

図２は、前記処理基板近傍の部位を拡大して示すもので、陰極側電極３上のステージ７には、処理基板１１を設置し、例えばこの処理基板１１の全面または一部、即ち、少なくとも一部を覆うように、障害物９を設置する。この障害物９には、複数の開口部１００が形成されており、この開口部１００でエッチングガスおよびプラズマを透過させる。

障害物９は、陽極側電極側に対向する面が面内の一点を頂点とし周辺部位に向けて傾斜され、処理基板１１にエッチングガスおよびプラズマが到達するにあたり、処理基板１１の中心部ほどエッチングガスおよびプラズマが到達するための抵抗がおおきく、処理基板面内中心部のプラズマ密度を低減する。このため、処理基板１１の中心部と外周部のプラズマ密度の偏りを抑制することが出来、ローディング効果を抑制することが出来る。

障害物９に用いる材料は、エッチングに用いるガスに応じて適宜選択してよい。例えばアルミ系材質、ガラス系材質などを用いてもよい。また、複数種の材料を組み合わせた複合材料であってもよい。

また、障害物９は、メッシュ構造の部材を用いてもよい。メッシュ構造の部材を用いた場合、陽極側電極側の開口部１００を面内で均質に設置することが出来、メッシュの厚みを制御することで好適に処理基板１１に到達するエッチングガスおよびプラズマのイオン、ラジカルの量を制御することが出来る。

この障害物９は、例えば図３（ａ）（ｂ）に示すように開口部１００を備えて構成される。ここで、図３（ａ）は、障害物９を上面から見た状態を示し、図３（ｂ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ´断面を示す。

即ち、障害物９は、前記陽極側電極側に対向する面が面内の一点から周辺部位に向けて直線で結ばれた円錐形状に形成され、処理基板側に対向する面が陽極側電極側に対向する面に沿って傾斜されて形成される。

また、障害物９は、その他、例えば図４（ａ）（ｂ）に示すように開口部１００を備えて構成するようにしてもよい。ここで、図４（ａ）は、障害物９を上面から見た状態を示し、図４（ｂ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ´断面を示す。

即ち、この図４に示す障害物９は、陽極側電極側に対向する面が面内の一点から周辺部位に向けて直線で結ばれた円錐形状に形成され、その処理基板側に対向する面が平面に形成される。

さらに、障害物９は、例えば図５（ａ）（ｂ）に示すように開口部１００を備えて構成するようにしてもよい。ここで、図５（ａ）は、障害物９を上面から見た状態を示し、図５（ｂ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ´断面を示す。

即ち、この図５に示す障害物９は、陽極側電極側に対向する面が面内の一点から周辺部位に向けて曲線で結ばれたドーム形状に形成され、処理基板側に対向する面が陽極側電極側に対向する面に沿って傾斜されて形成される。

また、さらに障害物９は、例えば図６（ａ）（ｂ）に示すように開口部１００を備えて構成するようにしてもよい。ここで、図６（ａ）は、障害物９を上面から見た状態を示し、図６（ｂ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ´断面を示す。

即ち、この図６に示す障害物９は、一つ又は複数の円柱状の部材９ａを積み重ねて所望の形状に形成される。

本発明のエッチング装置によれば、ローディング効果を抑制することが出来ることから、微細パターンを形成したとき寸法精度の面内均一性を高めることが出来る。特に、フォトマスクを製造するにあたり、微細パターンの面内均一性が求められることから、フォトマスクの製造に好適に用いることが出来る。一般的にフォトマスクは、ガラス、モリブデン、クロム、タンタル、タングステン、シリコンからなる群から選ばれた一つ以上の材料を含む処理基板１１をエッチングすることにより製造される。

次に、本願発明による実施例と参考例を作製して比較検討する。

＜実施例１＞
実施例１として、石英ガラス基板に遮光膜としてクロムが積層されたフォトマスク基板を用意した。そして、このフォトマスク基板の遮光膜側に、レジストを塗布し、電子線露光によりパターン形成し、レジストパターンを形成した。

次に、レジストパターンをマスクとして遮光膜のエッチングを行い、遮光膜のパターニングを行なった。このとき、フォトマスク基板を覆うように以下のような障害物９を設置した。

障害物半径：１５ｃｍ
障害物高さ：１０ｃｍ
開口部ピッチ：隣り合う開口部が３ｍｍピッチで配置
開口部半径：円錐頂点より外周にかけて半径５ｃｍの範囲では開口部半径０．３ｍｍそれ以降は開口部半径０．５ｍｍ
＜参考例１＞
参考例１として、実施例１と同様に遮光膜のパターニングを行なった。ただし、遮光膜のエッチングに際し、障害物を設置しなかった。

［評価］
実施例１では、パターン線幅の面内分布が前記障害物を用いることで、レンジが４．８ｎｍ、３σが３．２ｎｍになった。

また、参考例１では、レンジが７．３ｎｍ、３σが４．５ｎｍであった。

本願発明による実施例１の如く障害物９を設置することにより、参考例１に比して面内均一性の改善が見られた。

この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより、種々の発明が抽出され得る。

例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

本発明のエッチング装置は、微細加工が求められる種々の分野に応用が期待出来る。例えばインプリントモールド、フォトマスク、半導体デバイス、光学素子（反射防止膜、偏光板）、配線回路（光導波路、デュアルダマシン構造の配線回路など）、パターンドメディア（ハードディスクや光学メディアなど）、医療検査用チップ（ＤＮＡ分析用途など）、ディスプレイ（拡散板、導光板など）、バイオチップ、細胞培養シート、マイクロ流路などの製造工程において好適に利用することが期待出来る。

１・・・真空チャンバ
３・・・陰極側電極
５・・・陽極側電極
７・・・ステージ
９・・・障害物
９ａ・・・円柱状の部材
１１・・・処理基板
１３・・・ガス導入口
１５・・・ガス排気口
１７・・・ＲＦ電源
１００・・・開口部

Claims

陽極側電極に対向して設けた陰極側電極上に処理基板を載せて、該処理基板をエッチング処理するエッチング装置において、
前記処理基板と前記陽極側電極との間に一つまたは複数の部材から構成され、且つ前記処理基板の少なくとも一部領域を覆うような障害物を設け、
前記障害物は前記陽極側電極側から前記陰極側電極側に貫通している複数の開口部を有していることを特徴とするエッチング装置。
前記障害物は、前記陽極側電極側もしくは前記陰極側電極側に対向する両側もしくは片側の面が面内の一点を頂点とし周辺部位に向けて傾斜している部材からなることを特徴とする請求項１に記載のエッチング装置。
前記障害物は、前記陽極側電極側もしくは前記陰極側電極側に対向する面が面内の一点を頂点とし周辺部位に向けて傾斜しており、前記陽極側電極側もしくは前記陰極側電極側に対向する面の反対の面が平面である部材からなることを特徴とする請求項２に記載のエッチング装置。
前記障害物は、前記陽極側電極側に対向する面が面内の一点を頂点とし周辺部位に向けて傾斜しており、前記処理基板側に対向する面が前記陽極側電極側に対向する面に沿って傾斜されている部材からなることを特徴とする請求項２に記載のエッチング装置。
前記障害物の開口部は、開口調整可能な部材からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のエッチング装置。
前記障害物の垂直方向の厚みは、任意に設定可能な部材からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のエッチング装置。
前記障害物は、メッシュ構造の部材からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のエッチング装置。
前記障害物は、前記陽極側電極側に対向する面が面内の一点から周辺部位に向けて直線で結ばれた円錐形状であることを特徴とする請求項２又は３に記載のエッチング装置。
前記障害物は、前記陽極側電極側に対向する面が面内の一点から周辺部位に向けて曲線で結ばれたドーム形状であることを特徴とする請求項２又は３に記載のエッチング装置。
前記障害物は個々の円柱状の部材が、同一または異なる半径をそれぞれ有し、一つまたは複数の円柱状の部材を積み重ねて構成されていること特徴とする請求項１に記載のエッチング装置。